数据结构单链表

Posted 2021-09-08 Huang_ZhenSheng

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为什么有了顺序表，还需要有链表这样的数据结构呢？

​下面实现一个简单的链表：

尾插：

头插：

尾删：

头删：

计算大小：

查找 & 在pos位置之前去插入x:

删除pos位置的数&删除pos位置的下一个数：

销毁单链表：

具体代码：Gitee 单链表 

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为什么有了顺序表，还需要有链表这样的数据结构呢？

顺序表的问题：

1，中间/头部的插入删除，时间复杂度为O(N)

2，增容需要申请新空间，拷贝数据，释放旧空间，会有不小的消耗

3，增容一般是呈2倍的增长，势必会有一定的空间浪费，例如当前容量为100，满了以后增容到200，我们再继续插入5个数据，后面没有数据插入了，那么久浪费了95个数据空间

链表是一种物理存储结构上非连续，非顺序的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的。

下面实现一个简单的链表：

注意：

1.链表结构在逻辑上是连续的，但是在物理上不一定连续

2.现实中的结点一般都是从堆上申请出来的

3.从堆上申请的空间，是按照一定的策略来分配的，两次申请的空间可能连续,也可能不连续

尾插：

注意：这里用二级指针，因为要改变phead，不改变就传一级

当链接是空的时候，就有可能改变phead

//创建一个新的结点
SLTNode* BuyListNode(SLTDataType x)
{
	SLTNode* node = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
	if (node == NULL)
	{
		printf("malloc fail\\n");
		exit(-1);
	}
	node->data = x;
	node->next = NULL;
	return node;
}

void SListPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x)//尾插
{
	assert(pphead);//头指针有可能为空，头指针地址不能为空
	if (*pphead == NULL)
	{
		SLTNode* newnode = BuyListNode(x);
		*pphead = newnode;
	}
	else
	{
		//找尾
		SLTNode* tail = *pphead;
		while (tail->next != NULL)
		{
			tail = tail->next;
		}
		SLTNode* newnode = BuyListNode(x);
		tail->next = newnode;
	}
}

头插：

思路分析：

void SlistPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{
	assert(pphead);
	SLTNode* newnode = BuyListNode(x);

	newnode->next = *pphead;
	*pphead = newnode;

	//思考：如果链表为空，头插这样会不会出问题

}

尾删：

void SlistPopBack(SLTNode** pphead)
{
	assert(pphead);

	SLTNode* tail = *pphead;
	while (tail->next)
	{
		tail = tail->next;
	}
	free(tail);
	tail = NULL;
}

如上会出现什么问题呢？

当最后一个删掉，倒数第二个就变成尾了

如下提供2种解决方案：

void SlistPopBack(SLTNode** pphead)
{
	assert(pphead);

	SLTNode* tail = *pphead;

	//方法1：
	//while (tail->next->next!=NULL)
	//{
	//	tail = tail->next;
	//}
	//free(tail->next);
	//tail->next = NULL;
	//方法2：
	SLTNode* prev = NULL;
	while (tail->next != NULL)
	{
		prev = tail;
		tail = tail->next;
	}
	free(tail);
	prev->next = NULL;
}

思考上面会出现什么问题？

当没有结点的时候，报错！

当只有一个结点的时候，plist没有置为NULL

assert(pphead);
	//没有结点断言报错---处理方式较为激进

	assert(*pphead);//链表为空，还在调用尾删

	/*if (*pphead == NULL)
	{
		return;
	}*/

	//1,一个结点
	//2,多个结点
	if ((*pphead)->next == NULL)
	{
		free(*pphead);
		*pphead = NULL;
	}
	else
	{
		SLTNode* tail = *pphead;
		SLTNode* prev = NULL;
		while (tail->next != NULL)
		{
			prev = tail;
			tail = tail->next;
		}
		free(tail);
		prev->next = NULL;
	}

头删：

void SlistPopFront(SLTNode** pphead)
{
	//plist一定有地址，所以pphead不为空
	assert(pphead);

	//1.链表为空
	assert(*pphead);

	//2.只有一个结点
	//3.多个结点
	if ((*pphead)->next == NULL)
	{
		free(*pphead);
		*pphead = NULL;
	}
	else
	{
		SLTNode* node = (*pphead)->next;
		free(*pphead);
		*pphead = node;
	}
}

思考如何进行优化？——可以直接进行合并

void SlistPopFront(SLTNode** pphead)
{
	//plist一定有地址，所以pphead不为空
	assert(pphead);

	//1.链表为空
	assert(*pphead);

	//2.只有一个结点
	//3.多个结点
		SLTNode* node = (*pphead)->next;
		free(*pphead);
		*pphead = node;
}

计算大小：

int SListSize(SLTNode* phead)
{
	int size = 0;
	SLTNode* cur = phead;
	while (cur != NULL)
	{
		size++;
		cur = cur->next;
	}
	return size;
}

bool SListEmpty(SLTNode* phead)
{
	return phead == NULL;
}

查找 & 在pos位置之前去插入x:

//查找
SLTNode* SListFind(SLTNode* phead, SLTDataType x)
{
	SLTNode* cur = phead;
	while (cur)
	{
		if (cur->data == x)
		{
			return cur;
		}
		else
		{
			cur = cur->next;
		}
	}
}

//在pos位置之前去插入x
void SListInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x)
{
	assert(pphead);
    assert(pos);
	if (*pphead == pos)
	{
		SlistPushFront(pphead, x);
	}
	else
	{
		SLTNode* prev = *pphead;
		while (prev->next != pos)
		{
			prev = prev->next;
		}
		SLTNode* newnode = BuyListNode(x);
		newnode->next = pos;
		prev->next = newnode;
	}
}

思考：如果在其pos后插入会不会简单一点？

注意点：注意顺序！

void SListInsertAfter(SLTNode* pos, SLTDataType x)
{
	assert(pos);

	SLTNode* newnode = BuyListNode(x);
	newnode->next = pos->next;
	pos->next = newnode;
}

单链表不适合在pos位置之前插入，因为需要找前一个位置，更适合在之后的位置插入！

删除pos位置的数&删除pos位置的下一个数：

void SListErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos)
{
	assert(pphead);
	//1.头删
	//2.后面结点的删除
	if (pos == *pphead)
	{
		SlistPopFront(pphead);
	}
	else
	{
		SLTNode* prev = *pphead;
		while (prev->next != pos)
		{
			prev = prev->next;
		}
		prev->next = pos->next;
		free(pos);
		pos = NULL;
	}

}

void SListEraseAfter(SLTNode* pos)
{
	assert(pos);
	assert(pos->next);
	SLTNode* next = pos->next;
	pos->next = next->next;
	free(next);
	next = NULL;
}

销毁单链表：

void SlistDestory(SLTNode** pphead)
{
	assert(pphead);
	SLTNode* cur = *pphead;
	while (cur)
	{
		SLTNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	*pphead = NULL;
}

具体代码：Gitee 单链表